Download Estimulación del crecimiento del tallo en semillas de trigo (Triticum

Revista Cubana de Física
Rev. Cub. Fís. vol. 27, No. 2B, 2010, p.267-270
ISSN: 0253-9268. Artículo original.
Paper from Tecnolaser 2009
Calle I No. 302 e/ 15 y 17
Vedado, La Habana. CP 10400
www.fisica.uh.cu/biblioteca/revcubfi/index.htm
Estimulación del crecimiento del tallo en semillas
de trigo (Triticum Aestivum L) por radiación láser
de 660 nm
M. Hernández† y A. Michtchenko
Instituto Politécnico Nacional, SEPI-ESIME-Zacatenco, México, Distrito Federal;
mahernandezvi@ipn.mx†, amichtchenko@ipn.mx
†autor para la correspondencia
Recibido el 25/05/10. Aprobado en versión final el 12/11/10.
Sumario. El objetivo principal es el de profundizar en el estudio de los efectos de fotobioestimulación producidos por la
luz láser roja de baja intensidad con λ = 660 nm sobre semillas de trigo (Triticum Aestivum L) cuando estas son radiadas
de forma previa a su siembra con una fuente de luz láser. En diversos trabajos se han reportado algunos efectos de fotobioestimulación sobre diversos sistemas biológicos cuando se irradia con luz láser roja. En estos trabajos no se aclara la
longitud de onda ni las condiciones bajo las cuales se llevó a cabo la experimentación, por lo que se pueden considerar
como trabajos preliminares. Para la irradiación de las semillas de trigo se utilizó un láser semiconductor. Los resultados
obtenidos muestran una aceleración en el crecimiento del tallo de las plántulas de trigo de aproximadamente 12% cuando éstas son irradiadas con luz láser con λ = 660 nm, una densidad de potencia de 15 mWcm-2 y un tiempo de exposición de 60s.
Abstract. The principal objective is to study the biostimulation effects caused by a semiconductor laser with low level
laser radiation with λ = 660 nm on wheat seeds (Triticum Aestivum L). Seeds were treated before sowing with this laser
light source. An increase in the growth of the stem of 12% with respect to control seeds was registered for seeds radiated
with a power density of 15mW/cm2 and an irradiation time of 60 seconds.
Palabras clave. Laser radiation. Surface irradiation efects 61.80.Ba, Aplications of Laser 42.62-b
1 Introducción*
El estudio de la luz sobre diversos sistemas biológicos se
ha realizado desde hace décadas y actualmente existen
muchas interrogantes acerca de las características que
debe de tener la luz para poder producir los efectos de
*
Nota editorial: Aunque este artículo fue presentado originalmente en Tecnolaser 2009, no se pudo incluir en el número especial dedicado a la conferencia (vol. 27, 1, 2010 ). Su arbitraje
ha sido exclusiva responsabilidad del Comité Organizador de
Tecnolaser.
fotobioestimulación2,3,4,5.
Un tipo de luz que ha encontrado grandes aplicaciones en biología y medicina es la luz láser, ya que sus características la hacen viable para la investigación en el
comportamiento de los efectos de fotobioestimulación,
aunque existen otras fuentes de luz que son utilizadas para este mismo fin.
En diversos estudios realizados con diversas fuentes
de luz, se ha observado que la longitud de onda λ y el
nivel de monocromaticidad son determinantes para la
aparición de los efectos de bioestimulación, mientras que
la densidad de potencia I y tiempo de aplicación t deter-
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minan la magnitud de los efectos1,2.3,4,5. Los láseres presentan la ventaja de que nos permiten aplicar dosis de luz
altamente monocromática con intensidades mayores a las
que se obtendrían mediante otras fuentes de luz como
son las lámparas con filtros. Además para el caso de los
diodos láser, la eficiencia está por encima de otras fuentes de luz.
En diversos estudios5-9 se ha observado que una correcta aplicación de esta radiación sobre semillas de importancia como el trigo, frijol, maíz o arroz, puede llevar
a una aceleración en su crecimiento, mejorar el desarrollo de la planta así como el de sus frutos, mejorar la resistencia a enfermedades y aumentar la tasa de germinación. La aplicación de la radiación es requerida sólo una
vez antes de la siembra, esto significa que los efectos
provocados se mantienen aun después de haber retirado
la fuente de radiación de las semillas. Las publicaciones
existentes sobre los efectos de la luz láser en sistemas
biológicos no realizan una investigación para encontrar
los parámetros óptimos de la radiación que puedan llevar
a obtener los efectos máximos de fotobioestimulacion1,2.
Debido a lo anterior nuestro trabajo investiga los parámetros óptimos de la radiación láser con longitud de onda λ = 660 nm producida por un láser semiconductor para producir los efectos de estimulación máximos en el
crecimiento del tallo de las semillas de trigo variedad
Triunfo.
2. Materiales y método
Las semillas de trigo variedad Triunfo (Triticum Aestivum L) fueron proporcionadas por el Instituto Nacional
de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias de
México. Esta variedad de trigo fue desarrollada por el
instituto antes mencionado y el Centro Internacional de
Mejora de Maíz y Trigo (CIMMYT).
El láser semiconductor fue caracterizado antes de definir los tratamientos láser. Para medir la potencia del
láser se procedió a utilizar una punta de potencia piroeléctrica modelo RjP735 conectada a un radiómetro piroeléctrico calibrado eléctricamente modelo Rs5900 de la
compañía Laser Probe, USA. El patrón de radiación del
láser semiconductor fue medido utilizando un sistema
con fotodiodo desarrollado en el laboratorio. Debido a
que la luz del láser semiconductor presentó una distribución de gauss, sólo el área central con variaciones de potencia del 10% con respecto a la potencia máxima fue
considerada para la radiación de las semillas.
Para radiar las semillas de trigo se definieron 16 tratamientos láser. Los tratamientos definidos se muestran
a continuación:
• Exposición a una densidad de potencia de
3.75mWcm-2 por cuatro tiempos diferentes de exposición: 15s (T1), 30s (T2), 60s (T3), 120s (T4).
• Exposición a una densidad de potencia de 7mWcm-2
por cuatro tiempos diferentes de exposición: 15s (T5),
30s (T6), 60s (T7), 120s (T8).
• Exposición a una densidad de potencia de
15mWcm-2 por cuatro tiempos diferentes de exposición: 15s (T9), 30s (T10), 60s (T11), 120s (T12).
• Exposición a una densidad de potencia de
30mWcm-2 por cuatro tiempos diferentes de exposición: 15s (T13), 30s (T14), 60s (T15), 120s (T16).
Rombo: Correlación entre las repeticiones T3-1 y T3-5.
Cuadrado: Correlación entre las repeticiones T3-1 y T3-4.
Círculo: Correlación entre las repeticiones T3-1 y T3-2.
Figura 1. Gráfica de Correlación entre cuatro repeticiones T31 y T3-5, T3-1 y T3-4, T3-1 y T3-2 de las dieciséis consideradas para el tratamiento láser con densidad de potencia de 3.75
mWcm-2 y tiempo de exposición a la radiación láser de 60s.
Figura 2. Gráfica de correlación para dos repeticiones seleccionadas aleatoriamente de los tratamientos láser T1 y T4 (correlación entre repeticiones de diferentes tratamientos).
Una vez definidos los tratamientos láser se procedieron a radiar las semillas de trigo variedad Triunfo. Cada
tratamiento láser se aplicó a un grupo de 400 semillas
divididas en 16 repeticiones con 25 semillas en cada una.
Una vez tratadas las semillas se procedió a colocarlas
sobre papel filtro en base a la norma internacional de la
ISTA 2008 (International Seed Testing Association). Durante todo el periodo experimental sólo se utilizó agua
destilada. Ningún otro químico fue utilizado con el agua
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ni con las semillas; esto se hizo con el fin de evaluar sólo
lo efectos de la radiación láser sobre el crecimiento del
tallo de las semillas de trigo.
Los grupos de semillas tratadas así como los respectivos controles fueron colocados de forma aleatoria dentro
de una cámara de germinación con condiciones controladas. La temperatura dentro de la cámara de germinación fue de 20oC±1oC y la humedad se mantuvo al
90%±2%.
El crecimiento del tallo se registró 10 días posteriores
a la siembra sobre el papel filtro. Los datos de crecimiento obtenidos fueron analizados estadísticamente.
Para detectar diferencias estadísticas entre las semillas
tratadas y las semillas del control se llevaron a cabo
pruebas de ANOVA y de Tukey. De igual forma se realizaron pruebas de correlación entre las repeticiones de los
mismos tratamientos para comprobar el crecimiento uniforme de las semillas.
tratamientos de las semillas de trigo T9, T10, T11, T12 y
su respectivo control. En la figura es posible observar
que el máximo efecto de estimulación se dio para el tratamiento T11 (tiempo de exposición de 60s) habiendo un
desarrollo mayor del tallo con respecto al control de
12%. Al aplicar las pruebas de ANOVA y Tukey se detectó una diferencia significativa de ρ < 0.001. Esto significa que el efecto obtenido se debe a la radiación láser.
3 Resultados y discusión
La Figura 1 ejemplifica una gráfica de correlación entre
cuatro repeticiones de las dieciséis repeticiones consideradas para el tratamiento láser con densidad de potencia
de 3.75mW cm-2 y tiempo de exposición a la luz láser de
60s. Esta gráfica muestra la correlación entre las repeticiones T3-1 y T3-5, T3-1 y T3-4, T3-1 y T3-2. En esta
gráfica se puede observar que el coeficiente de correlación ( r ) obtenido para éstas repeticiones tiene un valor
próximo a uno, lo que significa que el tallo de las plántulas de trigo presentó el mismo crecimiento bajo las condiciones experimentales consideradas.
Es importante aclarar que los coeficientes de correlación así como las gráficas de correlación se calcularon
para las dieciséis repeticiones de cada uno de los tratamientos láser aplicados. En todos los casos (comparación entre las repeticiones del mismo tratamiento) los
coeficientes de correlación presentaron un valor promedio de r = 0.9764.
Una vez comparadas las repeticiones entre un mismo
tratamiento, se procedió a comparar las repeticiones entre diferentes tratamientos. La Figura 2 muestra el coeficiente de correlación obtenido para dos repeticiones consideradas aleatoriamente de los tratamientos láser T1 y
T4. De la Figura 2 se puede observar que el coeficiente
de correlación tuvo un valor de r = 0.4303. Esto significa
que el crecimiento de los tallos entre diferentes tratamientos difiere bajo las mismas condiciones experimentales y que éstas diferencia en el crecimiento son causadas por la radiación láser.
Una vez realizadas las pruebas de correlación se llevaron a cabo pruebas de ANOVA y Tukey entre los controles y los diferentes tratamientos en busca de diferencias significativas debidas a la radiación de las semillas
con luz láser. Entre las repeticiones de los mismos tratamientos no se encontraron diferencias significativas.
La Figura 3 muestra los resultados obtenidos para los
Figura 3. Gráfica del porcentaje de crecimiento para una intensidad de 15 mWcm-2 y tiempos de exposición de 15s, 30s,
60s y 120 s.
Figura 4 Gráfica del porcentaje de crecimiento para una intensidad de 30 mWcm-2 y tiempos de exposición de 15, 30, 60
y 120 s.
La figura 4 muestra los resultados obtenidos para los
tratamientos de las semillas de trigo T13, T14, T15, T16
y su respectivo control. De la figura es posible observar
un efecto de estimulación máximo para los tratamientos
T14 y T15 siendo la estimulación del 7%. con respecto
al nivel de control para ambos tratamientos. Tanto para
el tratamiento T14 como para el tratamiento T15 se detectaron diferencias significativas de ρ < 0.01. Esto sig-
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nifica que la estimulación obtenida se debe a la radiación
láser aunque estos efectos no son tan significativos como
para el caso del tratamiento T11.
Para los tratamientos T1, T2, T3, T4, T5, T6 T7 y T8
no se produjeron efectos de estimulación que fueran estadísticamente significativos con respecto al nivel de
control.
4 Conclusiones
De los resultados obtenidos en la Figura 3 y en la Figura
4 es posible observar que la densidad de potencia y el
tiempo de exposición a la radiación láser son parámetros
importantes que determinan la activación del crecimiento
del tallo de las semillas de trigo variedad Triunfo.
Es importante observar que la dosis no es un parámetro determinante para producir los efectos de estimulación en las semillas de trigo. Esto se puede observar para
los tratamientos T10 y T13, T11 y T14, T12 y T15 los
cuales presentan la misma dosis pero producen diferentes efectos en el crecimiento del tallo.
Los crecimientos más importantes fueron obtenidos
para los tratamientos T11, T14 y T15. Los crecimientos
obtenidos respecto al nivel del control fueron del 12%
para el tratamiento T11 y del 7% para los tratamientos
T14 y T15.
El tratamiento se aplicó antes de la siembra de las semillas una sola vez y es posible observar que los efectos
de estimulación se mantienen y se manifiestan en las
etapas iniciales del crecimiento de las plántulas.
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